德國(guó)慕尼黑和福爾茨海姆--(美國(guó)商業(yè)資訊)--能源轉(zhuǎn)型不僅改變了我們采用的能源生產(chǎn)技術(shù)，還需要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行更新。今天，我們的電網(wǎng)不再是十幾座大型發(fā)電廠，而是接入電網(wǎng)的一大群發(fā)電廠：僅在德國(guó)就安裝了數(shù)千個(gè)風(fēng)電場(chǎng)和超過(guò)260萬(wàn)個(gè)光伏系統(tǒng)——而且呈急劇上升趨勢(shì)。我們的發(fā)電因而依賴(lài)于天氣：在無(wú)風(fēng)或多云的日子里，能源供應(yīng)可能無(wú)法滿(mǎn)足需求，從而導(dǎo)致瓶頸——甚至更糟——停電。為了將電網(wǎng)頻率保持在穩(wěn)定的50.2赫茲，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商需要進(jìn)行發(fā)電量預(yù)測(cè)。人工智能(AI)有助于處理這種高度復(fù)雜的信息并將其整合到能源系統(tǒng)中。

隨著數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的太陽(yáng)能裝置、電動(dòng)汽車(chē)充電樁和熱泵、家庭存儲(chǔ)系統(tǒng)和汽車(chē)電池有朝一日能夠?qū)㈦娏Ψ答伝仉娋W(wǎng)，今天的公用電網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)非常復(fù)雜，如果不依賴(lài)數(shù)字化系統(tǒng)，公用事業(yè)和電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商將會(huì)迷失方向。他們對(duì)電力生產(chǎn)時(shí)間、地點(diǎn)和發(fā)電量、反饋回電網(wǎng)的電量以及消費(fèi)者用量了解得越多，就會(huì)越精確匹配供需情況。這也會(huì)使其更加盈利，因?yàn)閺浹a(bǔ)電力短缺的代價(jià)非常昂貴。當(dāng)發(fā)電量不能滿(mǎn)足平衡組內(nèi)的消費(fèi)需求時(shí)，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商就必須支付平衡成本。對(duì)于風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電廠，天氣和產(chǎn)量預(yù)測(cè)越準(zhǔn)確，公司就越成功。那些希望通過(guò)電池或可控的設(shè)備（如電動(dòng)汽車(chē)或熱泵）優(yōu)化自身能源消費(fèi)的個(gè)人，同樣需要通過(guò)預(yù)測(cè)來(lái)確定如何使用電力。建筑能源管理亦是如此。

面向能源行業(yè)的天氣預(yù)測(cè)

在國(guó)際能源管理和綜合能源解決方案EM-Power歐洲展上，來(lái)自世界各地的公司展示了其數(shù)字化概念以及未來(lái)優(yōu)化電網(wǎng)的創(chuàng)新技術(shù)和服務(wù)。瑞士氣象預(yù)報(bào)提供商Meteotest AG能源和氣候部門(mén)負(fù)責(zé)人Jan Remund解釋說(shuō)：“機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能在輻射預(yù)測(cè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。”該公司通過(guò)將物理模型與基于衛(wèi)星圖像的自學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，能夠預(yù)測(cè)云的移動(dòng)情況。Remund表示：“對(duì)未來(lái)幾個(gè)小時(shí)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率相當(dāng)高。時(shí)間跨度越長(zhǎng)，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度就越低。”該公司收集輻射和溫度數(shù)據(jù)，并使用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、提煉特征和完成預(yù)測(cè)。相關(guān)結(jié)果可以集成到相應(yīng)的光伏監(jiān)測(cè)或控制軟件中。公司可以基于天氣預(yù)測(cè)使用專(zhuān)門(mén)的軟件計(jì)算太陽(yáng)輻射，或者購(gòu)買(mǎi)這樣的計(jì)算結(jié)果。電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商依靠輻射預(yù)測(cè)，根據(jù)產(chǎn)量和需求預(yù)測(cè)平衡電網(wǎng)的饋入和饋出。

德國(guó)南部的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)專(zhuān)業(yè)公司Meteocontrol根據(jù)不同的天氣預(yù)報(bào)提供商的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)電量計(jì)算。該公司還研究了灰塵和沙塵這樣的氣溶膠如何影響云的形成。Meteocontrol首席執(zhí)行官Stijn Stevens表示：“2021年3月3日和4日，我們的研究項(xiàng)目‘PermaStrom’展示了這個(gè)問(wèn)題有多重要。在這兩天，歐洲有很多撒哈拉的沙塵。得益于經(jīng)優(yōu)化的預(yù)測(cè)結(jié)果，僅德國(guó)的能源平衡成本就節(jié)省了約300萬(wàn)歐元。”

將智能應(yīng)用和AI集成到公用電網(wǎng)系統(tǒng)中可以創(chuàng)建數(shù)字集群智能。通過(guò)將發(fā)電和消費(fèi)預(yù)測(cè)與傳統(tǒng)發(fā)電廠的容量進(jìn)行綜合分析，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商可以預(yù)測(cè)電網(wǎng)和變壓器何時(shí)何地達(dá)到最大容量，使他們能夠采取必要的預(yù)防措施。

生產(chǎn)型消費(fèi)者：被低估的關(guān)鍵參與方

生產(chǎn)型消費(fèi)者將在未來(lái)的能源系統(tǒng)中扮演重要角色。例如，私人和家庭可以將他們電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)剩電能饋入電網(wǎng)，從而大大提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。Hive Power公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一款將電動(dòng)汽車(chē)電池中的電能間歇性回饋到電網(wǎng)中的軟件——Vehicle-to-Grid。人工智能也在其中發(fā)揮了作用：該軟件能夠判斷汽車(chē)是否正在使用，進(jìn)而在汽車(chē)有多余電量時(shí)向電網(wǎng)饋送電能。這生產(chǎn)型消費(fèi)者通過(guò)這種方式每年可以賺取多達(dá)1000歐元的收入。

建筑智能技術(shù)

氣象和發(fā)電量預(yù)測(cè)對(duì)于建筑物能源管理也至關(guān)重要。例如，熱泵在太陽(yáng)能充足的時(shí)候可以為加熱儲(chǔ)存設(shè)備充電，并在晚上向加熱回路饋送能量。通過(guò)合適的軟件，熱泵可以應(yīng)用能源管理系統(tǒng)提供的發(fā)電量預(yù)測(cè)來(lái)調(diào)整其運(yùn)行計(jì)劃。這樣做的目的是在下一個(gè)小時(shí)內(nèi)預(yù)期有足夠的太陽(yáng)能時(shí)，防止熱泵使用電網(wǎng)供應(yīng)的電力來(lái)加熱熱能儲(chǔ)存設(shè)備。另一種可能性是通過(guò)設(shè)計(jì)電動(dòng)車(chē)的充電時(shí)段方案，最大程度提升太陽(yáng)能的應(yīng)用比例。Solar-Log的系統(tǒng)基于同樣的原理，通過(guò)電池存儲(chǔ)和靈活的負(fù)載（如熱泵或充電站），為辦公樓和工業(yè)設(shè)施提供最佳的電力自消耗方案。

在6月14日至16日于慕尼黑舉辦的EM-Power歐洲展上，除上述公司外，還有很多其他的參展商將展出他們針對(duì)氣象和發(fā)電量預(yù)測(cè)、電網(wǎng)連接、監(jiān)測(cè)和分析軟件的解決方案。參觀者可以通過(guò)EM-Power論壇會(huì)議——“預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)：始終領(lǐng)先一步”來(lái)了解更多有關(guān)預(yù)測(cè)以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可能性的更多信息。

EM-Power歐洲展（照片：Solar Promotion GmbH）